Преимущества «Миража» IIIC над МиГ-21ПФ заключались не только в лучшем вооружении и оборудовании, но и меньшей удельной нагрузкой на крыло, что обеспечивало лучшую маневренность и преимущества в ближнем воздушном бою.
Надо отметить, что во время боевых действий, когда пилотам не до ограничений, лишь бы оторваться от противника или догнать его в азарте боя, нередко с небольшим «обжатием» «МиГи» разгонялись до скоростей, соответствовавших числам М=2,2. При этом из-за аэродинамического нагрева мутнело лаковое покрытие планера.
Если верить зарубежной прессе, то 6 декабря 1971 года индийский пилот на МиГ-21ФЛ сбил из пушки на малой высоте пакистанский истребитель F-6 (лицензионный МиГ-19С).
МиГ-21ПФ и МиГ-21ПФМ применялись в ходе израильско-египетского вооруженного конфликта в 1967 года. Туда Советский Союз поставил 40 машин этого типа, но подробности использования этих перехватчиков не известны.
Советская авиационная группировка в Афганистане была объединена в 34-й смешанный авиакорпус, позднее преобразованный в ВВС 40-й армии. В ее состав кроме МиГ-21 поздних модификаций входили и 13 МиГ-21ПФМ эскадрильи 136-го авиаполка истребителей бомбардировщиков (аэродром Кандагар). В дальнейшем состав ВВС 40-й армии дополнили 50-м отдельным смешанным авиаполком (осап) дислоцировавшемся на аэродроме Кабул и имевшем 16 МиГ-21ПФМ.
Опыт эксплуатации МиГ-21ФЛ за рубежом позволил выявить как положительные, так и негативные стороны машины. Пилоты, отмечая высокую маневренность истребителя и легкость его управления, сетовали на слабость вооружения, в том числе и на отсутствие встроенных пушек, а также на примитивный прицел. Многие доработки пришлось делать уже в ходе войны во Вьетнаме. В то же время, идя навстречу пожеланиям развивающихся стран, во второй половине 1960-х годов ОКБ-155 приступило к проектированию многоцелевого МиГ-21М.
Конструкторы, сохранив двигатель Р11Ф2С-300 и доработав радиолокационный прицел в вариант РП-21МА, значительно расширили состав вооружения истребителя. Прежде всего в нижней части фюзеляжа разместили пушку ГШ-23Л с боезапасом 200 патронов, для чего пришлось пожертвовать одним топливным баком. Для компенсации снизившейся дальности полета заменили накладной бак более объемным с МиГ-21С. Заимствовали и крыло с четырьмя узлами подвески. Кроме УР Р-3С в состав арсенала истребителя ввели, ранее запрещенные к поставкам за рубеж, ракеты РС-2-УС. Коллиматорный прицел ПКИ-1 заменили на АСП-ПФ-21, отработанный на опытном Е-7М.